预制混凝土T梁开裂原因分析、控制和处理措施.pdf

2 0 1 2年第 1 期 广 东 公 路 交 通 G u a n g D o n g G o n g L u J i a o T o n g 总第 1 2 0期 文章编号 ： 1 6 7 1 7 6 1 9 ( 2 0 1 2 ) 0 1 0 0 1 5一 O 3 预制混凝土 T梁开裂原 因分析、 控制和处理措施 林 元志 ，范洪源 ( 广东华路交通科技有限公司， 广州5 1 0 4 2 0 ) 摘要 ： 对后张法预应力混凝土 T梁跨中附近底部开裂， 通过“ 质量特性要因分析法” 对每一个质量特性进行逐层 深入排查可能的原因， 然后从中找出最主要原因， 进行有针对性的控制和处理， 并提出了T梁防裂措施。 关键词 ： 混凝土 T梁 ；开裂 ；原 因分析 ；控制 ；处理 中图分类号 ： U 4 4 8 2 1 2 文献标识码 ： B O 概述 混凝土裂缝是施 工 中较普 遍 出现 的质量 问 题 ， 根据裂缝产生 的原 因 ， 一般 可分 为荷载裂 缝 和变形 裂缝 。混凝 土结 构 出现裂 缝 ， 不 但 影 响 外 观质量 ， 而且在一定 程度 上影 响结构 的刚度 、 耐久性 和承 载力 ， 因此 ， 对 出现 的裂 缝 ， 应 给 予 高度重视 ， 并应分析原 因 、 采取 控制措 施及处 理 方法。 本文以笔者在 工程 实践 中遇 到 的预制 混凝 土 T梁跨 中附近产生裂缝 的现象 ， 通过 “ 质量特 性要 因分析法 ” ， 即 ： 人 的 因素 、 机 械 的 因素 、 材 料 的因素 、 施 工方 法 的 因素及 施 工 环境 的因素 进行分类逐层 深入地分析 导致 T梁 跨 中产 生裂 缝 的原因并提 出裂缝 防治 、 控制措 施 ， 以及 对 出 现裂缝的 T梁进行处理 。 混凝 土 T梁 基本 参 数 及施 工 情 况 如下 ： 长 3 0 m， 高 2 m， 设置七 道横隔板 ， 设计 混凝土强度等 级为 C 5 0， 当地年平均气温 1 6 ， T梁施工时正处 在炎热的夏季。在现场预制混凝 土 T梁时， 第一 片及第二片 T梁在模板拆除后均未 出现裂缝 ， 而 在预制第三片和第 四片 T梁拆模后发现这两 片 T 梁在距跨 中约 5 0 c m处 出现长约 6 0 c m的裂缝。裂 缝中间宽 ， 两头窄 ， 中间裂缝宽度达到 0 3 m m。 1 混凝土 T梁裂缝原 因分析 1 1 施工环境 的因素 因为是夏季进行施 工 ， 室外温度 最高可 以达 到 4 0 以上 ， 高温条件下进行 T梁 的施工增加 了 图 1 混凝 土 T梁裂缝示 意图 T梁开裂 的风险 。 1 2 人的因素 对于混凝 土 T梁 出现裂缝 ， 人的 因素是不可 避免的因素之一。人员分工是明确的， 对混凝土 T梁施工也进行 了技术交 底 ， 而且 预制第一片 和 第二片 T梁没有出现 裂缝 ， 这说 明技术方案 和技 术交底是 可行 的、 执行 是 到位 的， 不存 在施工技 术差 的问题 。由此可见 ， 人 的执行力 和责任心 出 了问题 。 1 3机械的因素 经过仔 细检查 、 调查 和分 析 ， 附着式 平板振 动器在施工过程中没有出现故障， 插入式振捣器 也运行 良好 ， 混凝 土搅拌 机运转 正常 ， 投料计量 装置也是准 确 的 ， 由此 可见 ， 混 凝土 T梁 出现裂 缝不是机械 问题的因素导致 的。 1 4材料 的因素 水质分析报告 表 明混凝 土 施工 用水是 没有 问题 的。砂 、 碎石 试 验报 告 表 明混 凝 土 T梁用 砂、 碎石质量是符合规范要求的。为保证试验的 可靠性， 对 T梁用砂、 碎石重新取样试验， 试验结 果表明砂、 碎石质量仍是符合规范要求的。根据 水泥、 粉煤灰的出产合格证、 质量证明文件及进 作者简介 ： 林志元( 1 9 8 3 1 2一) ， 助理工程师， 主要从事路桥施工管理工作。 1 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 1 期 广东公路交通 总第 1 2 0期 场后取样试验 的结果表 明水泥 没有过期 、 各项技 术指标均符合规范 ， 粉煤 灰各项技术指标均符合 规范要求。水泥储存环节也未 出现问题 ， 水泥没 有变质 。同样 ， 对水泥 、 粉煤灰进行 复检 ， 复检结 果表明水泥、 粉煤灰质量符合规范要求。钢筋的 试验报告也显示钢筋原材料质 量符合 规范要求。 可见 ， 混凝土 T梁开裂不是材料问题导致的。 1 5 施工方法的因素 ( 1 ) T梁 预制场地 处 于挖方 区 ， 场地 内压实 度 、 承载力均匀 ， 且场地已用 C 2 0砼进行 硬化 ， 排 水 良好。预制 台座采用 的是 C 3 0钢筋 混凝土结 构 ， 其上铺以 5 m m厚钢板 ， 根据 T梁混凝 土浇筑 前后的沉 降观测情 况来 看 ， 台座未见 沉 降， 也未 见裂纹。因此 ， T梁 预制场地及 台座是可靠 的。 ( 2 ) T梁普通 钢筋制作 和安 装 、 模 板安装 均 经过承包人 自检、 监理验收合格 。混凝土 T梁钢 筋配筋率不是导致第三片 、 第 四片 T梁开 裂的根 本原 因， 因为第 一片 、 第二 片 T梁也是 同样 的钢 筋型号、 构造、 配筋率。 ( 3 ) T梁混凝 土设计强度为 C 5 0， 其配合 比中 显示水泥用量 为 4 9 1 k g ( 5 2 5水 泥 ) ， 而施工 规范 要求不宜超过 5 0 0 k g ， 虽没有超过规范要求， 但很 显然该配 比中水泥 用量较 大 。水泥用 量较 大会 使混凝土产生更大的水化热、 收缩量也会相对较 大 ， 增加产生裂缝 的风险。可见 ， 水 泥用量 过大 是增加混凝土 T梁开裂的风险因素之一。 ( 4 ) 混凝土的坍落度、 水灰 比等指标也未见 异常 ， 也未见混 凝土 产生离 析 、 泌水 。混 凝土 的 拌制质量是合格 的。 ( 5 ) 混凝土配合 比设计 的混凝土初凝 时间为 5 h， 实际生产出来 的混凝 土初 凝时 间也约为 5 h 。 实际上完成一片 T梁混凝土 的施工 时间在 4 h左 右 ， 因此这不是导致混凝土 T梁开裂的原因。 ( 6 ) 混凝土搅拌站离 T梁混凝土浇筑点距离 约 l O O m， 混凝土泵送 到龙 门 吊下 的漏斗 中， 然后 由龙门吊把漏斗中的混凝土运输到 T梁浇筑点。 混凝土人模高度浇筑高度未超 过 2 m。混凝土采 用分层 浇筑法施 工 ， 每层 厚 度 3 0 e m。浇注 过程 中采用插入式振捣器为主 ， 高 频附着式振动器为 辅 。插人式 振捣器 的振 捣 间距 不大 于其有 效振 1 6 捣半径 1 5倍 ， 附着 式振 动 器应 采 用 间歇 式振 动 ， 以保证混凝土不被漏振 、 过振 。T梁混凝 土浇 筑完毕后立 即用湿土工 布覆盖顶 面( 待混凝土初 凝后 ， 再连续洒 水 ， 以保湿 降温 ) ， 用水龙 头把水 连续喷向 T梁 钢侧模进行 降温养护 。可见 ， 混凝 土 的运输 、 浇筑和养护均符合要求 。 ( 7 ) 混凝 土 拆模 时 间 为混凝 土 浇筑 完成 第 4 d下午 ， 离浇筑完成 当天 ( 当天上午 1 1： O 0 ) 已 经 时隔 3 d多。一般情况 下 ， 混凝 土强度达 N2 5 MP a ， 即可拆 除侧 模 板 。夏 季 施 工 ， C 5 0混 凝 土 1 d强度 达到 2 5 MP a是很 正 常的。也 就是说 混 凝 土浇筑 完成 1 d后 就应 该拆 除侧模 ， 而实 际拆 模 时间是浇筑完成后 3 d多 。这个 因素是混凝土 T梁开裂 的一个 重要原 因之一 ， 因为在其他条件 相 同情况下 ， 第 一 片、 第 二片 T梁 是在混凝 土浇 筑完成 1 d后拆模 的， 没 有 出现裂缝 。混凝 土在 浇筑完成前 7 d 、 特别是前 3 d ， 其水化热 和收缩量 是相当大的。这个期 问 ， 虽然往钢侧模上喷水养 护 ， 但混凝 土得不 到直 接补 水养护 ， 均衡 有效 降 温也打折扣 ， 混凝土受到其 内部钢筋 骨架 和外部 钢侧模 ( 钢侧模通过钢螺栓全部联 为一体一包括 横隔板部分) 共同约束力而不能相对 自由地收缩 导致混凝土 内部出现拉应力 ， 这个拉 应力大于当 时混凝 土的容许抗 拉应力而引发 的收缩裂缝 ， 而 T梁的约束条件是对称 的 ， 因此在 T梁跨 中附近 应力最为集 中， 即该 区域 就是 裂缝发生 的部位 。 因第一片和第二片 T梁未发生裂缝 ， 可 以排除 内 部钢筋骨架约束 因素 ， 即裂缝是 因为混凝土得不 到直接补水养护 、 均衡 有效降温及外部钢侧模约 束 引发 的。发生裂缝后 ， 相应部分混凝土退 出工 作， 钢筋承受拉力。为证 明本判断是否正确， 可 计算混凝土的收缩应力 ， 然后与当时混凝土对应 的抗拉强度进行比较。 经计算 ， 混 凝 土 的收缩 应力 为 1 8 1 M P a ， 相 当于 C 4 5 一C 5 0混凝土的设计抗拉强度值， T梁 混凝 土设计强度 为 C 5 0， 显然 3 d强度要达到 C 4 5 一 C 5 0是不 现实 的 ， 混凝 土必然 开裂 。因此 ， 上 面所作判断是正确 的。 2 混凝土 T梁裂缝控制措施 根据以上分析 ， 采取控制混凝 土 T梁开裂 的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 1期 林元志 ，范洪源 预制混凝土 T梁开裂原因分析 、 控制和处理措施 总第 1 2 0期 措施如下 ： ( 1 ) 优化 混凝土配合 比， 主要是减 少每立方 米混凝 土 的水 泥用量 。通过 试验 室重新 配制 的 配合 比， 水泥用量 由原来的 4 9 1 k g减少到 4 4 5 k g ， 这对降低水化热、 减小收缩是有利的。 ( 2 ) 避开在高温情况 下浇 筑混凝 土 ， 选择 温 度相对较低 的时段完成混凝土浇筑 。 ( 3 ) 混凝 土浇筑完成后 ， 其强度达到 2 5 MP a 后 ， 及时拆 除模板 以解除混 凝 土 的外 约束 ， 并 继 续做好混凝 土养护 ， 使混凝 土直 接补水 养护 、 均 衡有效地降温。 ( 4 ) 强化 人 的执 行 力、 责 任 心、 杜绝 盲 目施 工 ， 不能因为其它 T梁施工而延迟达 到拆模 条件 T梁的拆模时间。 ( 5 ) 其他没有出现问题 的因素继续保持其 良 好状态。 通过 以上处理措 施后 ， 在后续 的混凝 土 T梁 施工过程中没有再 出现裂缝 ， 实践说 明 了以上处 理措施是正确 、 可行 、 有效 的 ， 也证 明了 T梁开裂 原因的分析结果是符合实际情况的。 3 混凝土 T梁裂缝处理方法 对 出现裂缝 的第三片 、 第 四片 T梁采取化学 注浆及贴碳纤维布加 固的方法进行处理 ： ( 1 ) 在 T梁钢绞线 张拉前 ， 对 裂缝进 行压力 注浆填实、 封闭裂缝 ， 恢复 T 梁结构的整体性。 ( 2 ) 在 T梁钢绞线张拉后， 预应力孔道压浆 完毕 ， 水 泥浆达到设计强 度后对单片 T梁进行荷 载试验 ，T梁承载力满足要求 ， 且未再 出现裂缝 ， 这说 明该处理方法达到预期效果 。 ( 3 ) 为保证 T梁在长期使用条件下的可靠性 和耐久性 ， 荷载试验完成后在原来 T梁裂缝 的位 置粘贴碳纤维布。碳 纤维布粘贴完成后 ， 在其表 面用水泥装饰 ， 以使混凝土 T梁外观整体协调一 致 。 4 结语 经过“ 质量 特性要 因分析 法” 找 出了导致 混 凝土 T梁跨 中附近开裂 的主因 ， 并提 出了有效 的 预防措施。这种分析方法可以广泛应用于各种 质量 问题分析 ， 所提出 的混凝土 防裂措施对于今 后的工程实践也有借鉴和应用意义。 参考 文献 ： 1 公路桥涵施工技术规范 J T J 0 4 1 2 0 0 0 S 北 京 ： 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 0 2 公路桥梁加 固施工技术规范 J T G T J 2 3 2 0 0 8 S 北京 ： 人民交通出版社 ， 2 0 0 8 3 蒙云， 卢波 桥梁加固与改造 M 北京： 人民交 通出版社 ， 2 0 0 5 4 周水兴 ， 何兆益， 邹毅松， 等 路桥施工计算手册 M 北京 ： 人民交通出版社， 2 0 0 1 5 叶见曙 结构设计原理 M 北京： 人 民交通 出 版社 ， 1 9 9 6 ( 收 稿 日期 ： 2 0 1 2 0 1 0 5 ) Ca u s e An a l y s i s ，Co n t r o l a n d Tr e a t me n t M e a s u r e s a g a i n s t Cr a c k i n g o f Pr e e a s t Co n c r e t e Tb e a ms L I N Y u a nz h i ， F AN Ho n g y u a n ( G u a n g d o n g H u a l u T r a n s p o r t T e c h n o l o g y C o ， L t d ， G u a n g z h o u 5 1 0 4 2 0 ) Ab s t r a c t ：As c r a c k s a p p e a r e d a t t h e mi d d l e b o t t o m o f t h e p o s tt e n s i o n e d p r e s t r e s s i n g c o n c r e t e T b e a m， t h r o u g h the“ q u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c s f a c t o r a n a l y s i s me t h o d ”，e a c h q u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c s f o r p o s s i b l e c a u s e s h a s b e e n d e e p l y i n v e s t i g a t e d t o fi nd o u t t h e mo s t i mp o r t a n t c a us e s，c o r r e s p o nd i n g c o n t r o l a n d t r e a t me n t ha s b e e n c a r - fle d o u t ，me a s u r e s t o p r e v e n t c r a c k i n g o f T b e a ms h a v e b e e n p u t f o r w a r d Ke y wo r ds：c o n c r e t e Tb e a m ；c r a c k i ng；c a u s e a n a l y s i s ；c o n t r o l ；t r e a t me n t 1 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m